Kontrolli i dritave me sytë tuaj: 9 hapa (me fotografi)

2025 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2025-01-23 15:10

Këtë semestër në kolegj, mora një klasë të quajtur Instrumentation in Biomedicine në të cilën mësova bazat e përpunimit të sinjalit për aplikimet mjekësore. Për projektin përfundimtar të klasës, ekipi im punoi në teknologjinë EOG (elektrookulografi). Në thelb, elektrodat e lidhura me tempujt e dikujt dërgojnë një ndryshim tensioni (bazuar në dipolin korneo-retinal) në një qark të krijuar për të filtruar dhe përforcuar sinjalin. Sinjali ushqehet me një ADC (konvertues analog-dixhital-në rastin tim, ADC i një Arduino Uno) dhe përdoret për të ndryshuar ngjyrat e një xhevahiri neopixel.

Ky tutorial është një mënyrë për mua që të regjistroj atë që kam mësuar, dhe gjithashtu të ndaj me lexuesin e rregullt se si sinjalet janë të izoluara nga trupi i njeriut (prandaj paralajmërohuni: është plot detaje shtesë!). Ky qark në të vërtetë mund të përdoret, me disa ndryshime të vogla, në impulset elektrike të zemrave motorike si një formë valore EKG, dhe shumë më tepër! Ndërsa sigurisht që nuk është askund aq i avancuar dhe i përsosur sa makinat që do të gjeni në një spital, kjo llambë e kontrolluar nga pozicioni i syve është e shkëlqyeshme për një kuptim dhe shikim fillestar.

Shënim: Unë nuk jam ekspert në përpunimin e sinjalit, kështu që nëse ka ndonjë gabim ose nëse keni sugjerime për përmirësime, ju lutem më tregoni! Kam ende shumë për të mësuar kështu që komenti vlerësohet. Gjithashtu, shumë prej punimeve që i referoj në lidhjet gjatë këtij tutoriali kërkojnë qasje akademike që kam me mirësjellje nga universiteti im; kërkoj falje paraprakisht për ata që nuk do të kenë qasje.

Hapi 1: Materialet

• protoboard
• rezistorë (100, 1k, 10k, 33k, 1M + 0.5M)
• kondensator (0.1uF)
• përforcues instrumentesh (INA111 në rastin tim, por ka një çift që duhet të punojë relativisht mirë)
• op amp (çdo - më ka rastisur të kem një LM324N)
• neopixel (çdo punë, por kam përdorur një xhevahir)
• Bateri 9V x2
• Kokat e baterisë 9V x2
• elektroda xhel të ngurta (përzgjedhja e elektrodave diskutohet në hapin 5)
• potenciometër
• tela të izoluar
• zhveshës teli
• saldim + saldim
• kapësa aligatorësh (me tela të bashkangjitur - lidhni disa nëse është e nevojshme)
• zam i nxehtë (për të stabilizuar telat që do të përkuleshin përpara dhe mbrapa)
• Arduino (pothuajse çdo bord funksionon, por unë kam përdorur një Arduino Uno)

REKOMANDOHET SHUM: oshiloskop, multimetër dhe gjenerator funksionesh. Provoni rezultatet tuaja në vend që të mbështeteni vetëm në vlerat e mia të rezistencës!

Hapi 2: Sfondi fiziologjik dhe nevoja për një qark

Mohim i shpejtë: Unë nuk jam aspak një ekspert mjekësor në këtë fushë, por kam përpiluar dhe thjeshtuar atë që kam mësuar në klasë/ngaGoogling më poshtë, me lidhje për lexim të mëtejshëm nëse dëshironi. Gjithashtu, kjo lidhje është deri tani përmbledhja më e mirë e lëndës që kam gjetur - përfshin teknika alternative.

EOG (elektro-okulografia) punon në dipolin korneo-retinal. Kornea (pjesa e përparme e syrit) është pak e ngarkuar pozitivisht dhe retina (pjesa e pasme e syrit) është pak e ngarkuar negativisht. Kur aplikoni elektroda në tempujt dhe vendosni qarkun tuaj në ballë (ndihmon në stabilizimin e leximeve tuaja dhe heqjen e disa ndërhyrjeve 60Hz), mund të matni diferencat e tensionit ~ 1-10mV për lëvizjet horizontale të syve (shiko foton më lart). Për lëvizjet vertikale të syve, vendosni elektroda mbi dhe poshtë syrit tuaj. Shihni këtë artikull për një lexim të mirë se si trupi ndërvepron me energjinë elektrike - informacion i shkëlqyeshëm mbi rezistencën e lëkurës, etj. EOG zakonisht përdoren për diagnostikimin e sëmundjeve okulistike siç janë kataraktet, gabimet refraktive ose degjenerimi makular. Ekzistojnë gjithashtu aplikime në robotikën e kontrolluar nga sytë, në të cilën detyra të thjeshta mund të kryhen me një lëvizje të syve.

Për të lexuar këto sinjale, domethënë për të llogaritur ndryshimin e tensionit midis elektrodave, ne përfshijmë një çip të rëndësishëm të quajtur një përforcues instrumentesh në qarkun tonë. Ky përforcues instrumentesh përbëhet nga ndjekës të tensionit, një përforcues jo-përmbysës dhe një përforcues diferencial. Nëse nuk dini shumë për amperët op, ju lutemi lexoni këtë për një kurs përplasjeje - në thelb, ata marrin një tension hyrës, e shkallëzojnë atë dhe dalin tensionin rezultues duke përdorur binarët e tij të energjisë. Integrimi i të gjithë rezistorëve në mes të secilës fazë ndihmon me gabimet e tolerancës: normalisht rezistorët kanë 5-10% tolerancë në vlera, dhe qarku i rregullt (jo i integruar plotësisht në një amplifikues instrumentesh) do të mbështetet shumë në saktësinë për CMMR të mirë (shiko hapin tjetër) Ndjekësit e tensionit janë për rezistencë të lartë hyrëse (diskutuar në paragrafin e mësipërm - kryesor për parandalimin e dëmtimit të pacientit), amplifikuesi jo përmbysës është që të sigurojë fitim të lartë të sinjalit (më shumë për përforcimin në hapin tjetër) dhe amplifikuesi diferencial merr diferencën midis hyrjeve (zbret vlerat nga elektrodat). Këto janë krijuar për të shtypur zhurmën/ndërhyrjen në mënyrën më të zakonshme të mundshme (për më shumë në përpunimin e sinjalit, shihni hapin tjetër) për sinjalet biomjekësore, të cilat janë të mbushura me objekte të jashtme.

Elektrodat përballen me një rezistencë të lëkurës pasi indet dhe yndyra e lëkurës tuaj pengojnë matjen e drejtpërdrejtë të tensioneve, duke çuar në nevojën për amplifikim dhe filtrim të sinjalit. Këtu, këtu dhe këtu janë disa artikuj në të cilët studiuesit janë përpjekur të përcaktojnë sasinë e kësaj rezistence. Kjo sasi fiziologjike zakonisht modelohet si një rezistencë 51kOhm paralelisht me një kondensator 47nF, megjithëse ka shumë ndryshime dhe kombinime. Lëkura në vende të ndryshme mund të ketë rezistencë të ndryshme, veçanërisht kur merrni parasysh trashësinë dhe sasinë e ndryshme të muskujve ngjitur. Pengesa gjithashtu ndryshon me atë se sa mirë është përgatitur lëkura juaj për elektroda: në përgjithësi sugjerohet pastrim i plotë me sapun dhe ujë për të siguruar ngjitje dhe qëndrueshmëri të shkëlqyeshme, madje ka edhe xhel të specializuar për elektroda nëse vërtet dëshironi përsosmëri. Një shënim kryesor është se rezistenca e rezistencës ndryshon me frekuencën (karakteristikë e kondensatorëve) kështu që ju duhet të njihni gjerësinë e brezit të sinjalit tuaj në mënyrë që të parashikoni rezistencën. Dhe po, vlerësimi i rezistencës është i rëndësishëm për përputhjen e zhurmës - shihni hapin e mëvonshëm për më shumë informacion mbi këtë.

Hapi 3: Përpunimi i sinjalit: Pse dhe si?

Tani, pse nuk mund të përdorni vetëm diferencën e tensionit 1-10mV si një dalje e menjëhershme për të kontrolluar LED-të? Epo, ka shumë arsye për filtrimin dhe përforcimin e sinjaleve:

• Shumë ADC (konvertues analog-dixhital-marrin hyrjen tuaj analoge dhe i digjitalizojnë për leximin dhe ruajtjen e të dhënave në kompjuter) thjesht nuk mund të zbulojnë ndryshime të tilla të vogla. Për shembull, ADC i Arduino Uno është posaçërisht një ADC 10-bit me dalje 5V, që do të thotë se harton tensione hyrëse 0-5V (vlerat jashtë kufirit do të "hekurudhin", që do të thotë se vlerat më të ulëta do të lexohen si 0V dhe vlerat më të larta të lexuara si 5V) në vlerat e plota midis 0 dhe 1023. 10mV është aq e vogël në atë interval 5V, kështu që nëse mund të përforconi sinjalin tuaj në gamën e plotë 5V, ndryshimet e vogla do të jenë më të dallueshme sepse ato do të reflektohen nga ndryshimet sasiore më të mëdha (5mV ndryshon në 10mV në krahasim me ndryshimin 2V në 4V). Mendojeni si një fotografi të vogël në kompjuterin tuaj: detajet mund të përcaktohen në mënyrë perfekte nga pikselët tuaj, por nuk do të jeni në gjendje të dalloni format nëse nuk e zgjeroni figurën.

  Vini re se të kesh më shumë bit për ADC -në tuaj është më mirë sepse mund të minimizoni zhurmën e kuantizimit nga kthimi i sinjalit tuaj të vazhdueshëm në vlera diskrete, të digjitalizuara. Për të llogaritur sa bita ju duhen për ~ 96% të mbajtjes së SNR -së hyrëse, përdorni N = SNR (në dB)/6 si rregull. Ju gjithashtu dëshironi të mbani në mend portofolin tuaj: nëse doni më shumë pjesë, duhet të jeni të gatshëm të shpenzoni më shumë para

• Zhurma dhe ndërhyrja (zhurma = artefakte të rastësishme që i bëjnë sinjalet tuaja të grisura në vend të qetë kundrejt ndërhyrjes = artefakte jo të rastësishme, sinusoidale nga sinjalet ngjitur nga valët e radios, etj) pllakosin të gjitha sinjalet e matura nga jeta e përditshme.

  • Më e famshmja është ndërhyrja 60Hz (50Hz nëse jeni në Evropë dhe asnjë në Rusi sepse ata përdorin DC në krahasim me AC për energjinë dalëse …), e cila quhet frekuencë e shërbimeve nga fushat elektromagnetike AC të prizave të energjisë. Linjat e energjisë bartin tension të lartë AC nga gjeneratorët elektrikë në zonat e banuara, ku transformatorët e ulin tensionin në standardin V 120V në prizat e energjisë amerikane. Tensioni alternativ çon në këtë dush të vazhdueshëm me ndërhyrje 60Hz në mjedisin tonë, i cili ndërhyn me të gjitha llojet e sinjaleve dhe duhet të filtrohet.

  • Ndërhyrja 60Hz quhet zakonisht ndërhyrje në modalitetin e zakonshëm sepse shfaqet në të dy hyrjet tuaja (+ dhe -) në amperet op. Tani, amplifikatorët kanë diçka të quajtur raporti i refuzimit të modalitetit të zakonshëm (CMRR) për të zvogëluar artefaktet e modalitetit të zakonshëm, por (më korrigjoni nëse e kam gabim!) Kjo është kryesisht e mirë për zhurmat e zakonshme (të rastësishme: zhurmë në vend të jo të rastësishme: ndërhyrje) Me Për të hequr qafe 60Hz, filtrat e brezit mund të përdoren për ta hequr atë në mënyrë selektive nga spektri i frekuencës, por më pas ju gjithashtu rrezikoni të hiqni të dhënat aktuale. Në rastin më të mirë, mund të përdorni një filtër me kalim të ulët për të mbajtur vetëm një gamë të frekuencave më të ulëta se 60Hz, kështu që gjithçka me frekuenca më të larta filtrohet. Kjo është ajo që bëra për EOG: gjerësia e brezit të pritshëm të sinjalit tim ishte 0-10Hz (duke neglizhuar lëvizjet e shpejta të syve-nuk doja të merresha me të në versionin tonë të thjeshtuar) kështu që hoqa frekuencat më të mëdha se 10Hz me një filtër me kalim të ulët Me

    • 60Hz mund të prishin sinjalet tona nëpërmjet bashkimit kapacitiv dhe bashkimit induktiv. Bashkimi kapacitiv (lexoni këtu për kondensatorët) ndodh kur ajri vepron si një dielektrik që sinjalet AC të kryhen midis qarqeve ngjitur. Çiftimi induktiv vjen nga ligji i Faraday ndërsa kaloni rrymë në një fushë magnetike. Ka shumë truke për të kapërcyer bashkimin: mund të përdorni një mburojë të tokëzuar si një lloj kafazi të Faraday, për shembull. Rrotullimi/thurja e telave kur është e mundur zvogëlon zonën në dispozicion për ndërhyrje induktive për të ndërhyrë. Shkurtimi i telave dhe zvogëlimi i madhësisë së përgjithshme të qarkut tuaj gjithashtu ka të njëjtin efekt për të njëjtën arsye. Mbështetja në fuqinë e baterisë për binarët op amp në krahasim me lidhjen në prizë të energjisë gjithashtu ndihmon sepse bateritë sigurojnë një burim DC pa luhatje sinusoidale. Lexoni shumë më tepër këtu!

    • Filtrat me kalim të ulët gjithashtu heqin qafe shumë zhurmë, pasi zhurma e rastësishme përfaqësohet nga frekuenca të larta. Shumë zhurma janë zhurmë e bardhë, që do të thotë se zhurma është e pranishme për të gjitha frekuencat, kështu që kufizimi i gjerësisë së brezit të sinjalit tuaj sa më shumë që të jetë e mundur ndihmon në kufizimin e asaj se sa zhurmë është e pranishme në sinjalin tuaj.

      Disa filtra me kalim të ulët quhen filtra anti-aliasing sepse parandalojnë aliazimin: kur sinusoidet janë nën mostër, ato mund të zbulohen si një frekuencë të ndryshme atëherë ato në të vërtetë janë. Gjithmonë duhet të mbani mend të ndiqni teoremën e marrjes së mostrave të Nyquist (sinjalet e mostrës në frekuencë 2 herë më të lartë: keni nevojë për një frekuencë marrjeje të mostrës> 2Hz për një valë sinusike të pritshme 1Hz, etj). Në këtë rast EOG, nuk më duhej të shqetësohesha për Nyquist sepse sinjali im pritej të ishte kryesisht në rangun 10Hz, dhe mostrat e mia Arduino ADC në 10kHz - më shumë se sa shpejt për të kapur gjithçka

  • Ka edhe truke të vogla për të hequr qafe zhurmën. Njëra është të përdorni një terren yll në mënyrë që të gjitha pjesët e qarqeve tuaja të kenë referencën e njëjtë saktësisht. Përndryshe, ajo që njëra pjesë e quan "tokë" mund të ndryshojë nga një pjesë tjetër për shkak të rezistencës së lehtë në tela, e cila shtohet në mospërputhje. Lidhja në protoboard në vend që të ngjitet me dërrasat e bukës gjithashtu zvogëlon disa zhurma dhe krijon lidhje të sigurta të cilave mund t'i besoni në krahasim me futjen e përshtatshme për shtyp.

Ka shumë mënyra të tjera për të shtypur zhurmën dhe ndërhyrjen (shiko këtu dhe këtu), por mund të marrësh një klasë në atë ose Google për më shumë informacion: le të kalojmë në qarkun aktual!

Hapi 4: Si funksionon qarku

Mos u trembni nga diagrami i qarkut: këtu është një përmbledhje e përafërt e asaj se si funksionon gjithçka: (referojuni hapit të mëparshëm edhe për disa shpjegime)

• Në anën e majtë kemi elektrodat. Njëra është ngjitur në tempullin e majtë, një tjetër në tempullin e djathtë, dhe elektroda e tretë është e vendosur në ballë. Ky argumentim stabilizon sinjalin kështu që ka më pak zhvendosje, dhe gjithashtu heq qafe disa nga ndërhyrjet 60Hz.
• Tjetra është amplifikuesi i instrumenteve. Kthehuni dy hapa mbrapa për një shpjegim se çfarë bën për të gjeneruar ndryshimin e tensionit. Ekuacioni për ndryshimin e fitimit të amplifikatorit është në faqen 7 të fletës së të dhënave [G = 1+ (50kOhm/Rg) ku Rg është i lidhur në kunjat e amplifikatorit 1 dhe 8]. Për qarkun tim, unë u përshtata me një fitim prej 500 duke përdorur Rg = 100Ohm.
• Pasi amplifikuesi i instrumenteve nxjerr diferencën e tensionit të përforcuar 500x, ekziston një filtër i ulët i kalimit RC i rendit të parë, i cili përbëhet nga një rezistencë R_filter dhe kondensator C_filter. Filtri i kalimit të ulët parandalon anti-aliasing (megjithatë nuk është shqetësim për mua sepse nga Nyquist, më duhet të marr mostër të paktën 20Hz për një gjerësi brezi të pritshme 10Hz, dhe mostrat Arduino ADC në 10kHz-më shumë se sa duhet) dhe gjithashtu zvogëlon zhurmën në të gjitha frekuencat që nuk më duhen. Sistemi RC funksionon sepse kondensatorët lejojnë frekuenca të larta përmes lehtësisht por pengojnë frekuencat më të ulëta (impedanca Z = 1/(2*pi*f)), dhe krijimi i një ndarësi të tensionit me tensionin nëpër kondensator rezulton në një filtër që lejon vetëm frekuenca më të ulëta përmes [ndërprerja për intensitetin 3dB rregullohet nga formula f_c = 1/(2*pi*RC)]. I rregullova vlerat R dhe C të filtrit tim për të ndërprerë sinjalet më të larta se ~ 10Hz sepse sinjali biologjik për EOG -të pritet në atë interval. Fillimisht e ndërpreva pas 20Hz, por pas eksperimentimit 10Hz funksionoi po aq mirë, kështu që unë shkova me gjerësinë e brezit më të vogël (gjerësia e brezit më të vogël është më mirë për të prerë çdo gjë të panevojshme, për çdo rast).
• Me këtë sinjal të filtruar, mata daljen me një oshiloskop për të parë gamën e vlerave të mia nga shikimi majtas dhe djathtas (dy skajet e diapazonit tim). Kjo më çoi në një 2-4V (sepse përforcimi i përforcuesit të instrumenteve ishte 500x për gamën prej 8 4-8mV), kur objektivi im është 5V (diapazoni i plotë i Arduino ADC). Ky varg ndryshonte shumë (bazuar në atë se sa mirë personi e lau lëkurën paraprakisht, etj) kështu që unë nuk doja të kisha aq shumë fitim me përforcuesin tim të dytë jo-përmbysës. Përfundova duke e rregulluar atë për të pasur një fitim prej vetëm rreth 1.3 (rregulloni R1 dhe R2 në qark, sepse fitimi i amp = 1+R2/R1). Ju do të keni nevojë të zgjeroni daljen tuaj dhe të përshtateni nga atje në mënyrë që të mos kaloni mbi 5V! Mos përdorni vetëm vlerat e mia të rezistencës.
• Ky sinjal tani mund të futet në pin analoge Arduino për të lexuar POR Arduino ADC nuk pranon hyrje negative! Ju do të duhet të zhvendosni sinjalin tuaj në mënyrë që diapazoni të jetë 0-5V në krahasim me -2.5V në 2.5V. Një mënyrë për ta rregulluar këtë është të lidhni tokën e bordit tuaj me kunjin 3.3V të Arduino: kjo e zhvendos sinjalin tuaj me 3.3V (më shumë se 2.5V optimale, por funksionon). Gama ime ishte me të vërtetë e dobët, kështu që hartova një tension të ndryshueshëm të kompensimit: në atë mënyrë, unë mund të rrotulloja potenciometrin për ta përqendruar gamën në 0-5V. Essentialshtë në thelb një ndarës i tensionit të ndryshueshëm duke përdorur binarët e fuqisë +/- 9V në mënyrë që unë të mund ta bashkoj tokën e qarkut në çdo vlerë nga -9 në 9V dhe kështu të zhvendos sinjalin tim lart ose poshtë 9V.

Hapi 5: Zgjedhja e përbërësve dhe vlerave

Me qarkun e shpjeguar, si e zgjedhim cilën (elektrodë, op amp) të përdorim?

• Si një sensor, elektrodat e ngurta të xhelit kanë rezistencë të lartë hyrëse dhe rezistencë të ulët dalëse: ajo që në thelb do të thotë është se rryma lehtë mund të kalojë nëpër rrjedhën e poshtme në pjesën tjetër të qarkut (rezistencë e ulët dalëse), por do të kishte probleme të kalonte në rrjedhën e sipërme në tempujt tuaj. (rezistencë e lartë e hyrjes). Kjo parandalon që përdoruesi të dëmtohet nga ndonjë rrymë ose tension i lartë në pjesën tjetër të qarkut tuaj; në fakt, shumë sisteme kanë diçka të quajtur rezistencë për mbrojtjen e pacientit për mbrojtje shtesë, për çdo rast.

  • Ekzistojnë shumë lloje të ndryshme elektrodash. Shumica e njerëzve sugjerojnë elektroda xhel të ngurta Ag/AgCl për përdorim në aplikimet EKG/EOG/etj. Duke pasur parasysh këtë, ju duhet të shikoni rezistencën e burimit të këtyre elektrodave (shkoni dy hapa mbrapa për shënimet e mia mbi rezistencën e lëkurës) dhe krahasojeni atë me rezistencën ndaj zhurmës (tensioni i zhurmës në V/sqrt (Hz) i ndarë me rrymën e zhurmës në A/sqrt (Hz) - shikoni fletët e të dhënave të amplifikatorëve) të amperit tuaj op - kjo është mënyra se si ju zgjidhni amp -in e duhur të instrumenteve për pajisjen tuaj. Kjo quhet përputhja e zhurmës, dhe shpjegimet pse përputhen rezistenca e burimit Rs me rezistencën ndaj zhurmës Rn mund të gjenden në internet si këtu. Për INA111 tim që zgjodha, Rn mund të llogaritet duke përdorur tensionin e zhurmës dhe rrymën e zhurmës së fletës së të dhënave (pamja e ekranit më lart).

    • Ka SHUMN artikuj që vlerësojnë performancën e elektrodës dhe asnjë elektrodë nuk është më e mira për të gjitha qëllimet: provoni këtu, për shembull. Pengesa gjithashtu ndryshon për gjerësi brezi të ndryshme siç reflektohet në fletët e të dhënave të op amp (disa fletë të dhënash do të kenë kthesa ose tabela në frekuenca të ndryshme). Bëni kërkimin tuaj, por mos harroni të keni parasysh portofolin tuaj. Niceshtë mirë të dish se cilat elektroda/amperë janë më të mirë, por nuk vlen nëse nuk mund ta përballosh. Ju do të keni nevojë për 50 elektroda ~ të paktën për testim, jo vetëm 3 për një përdorim të vetëm.

      • Për përputhjen optimale të zhurmës, jo vetëm që Rn ~ = Rs: ju gjithashtu dëshironi që tensioni i zhurmës * rryma e zhurmës (Pn) të jetë sa më e ulët. Kjo konsiderohet më e rëndësishme sesa bërja e Rn ~ = Rs sepse mund të rregulloni Rs dhe Rn duke përdorur transformatorë nëse është e nevojshme.

        Paralajmërimet me transformatorët (më korrigjoni nëse gaboj): ato mund të jenë disi të mëdha dhe kështu jo optimale për pajisjet që duhet të jenë të vogla. Ata gjithashtu ndërtojnë nxehtësi, kështu që mbytet e nxehtësisë ose ventilimi i shkëlqyeshëm janë të nevojshëm

      • Zhurma përputhet vetëm me amplifikatorin tuaj të parë fillestar; amplifikatori i dytë nuk ndikon aq shumë, kështu që çdo op op do të ndikojë.

Hapi 6: Ndërtimi i qarkut

Përdorni diagramin fritzing më sipër për të ndërtuar qarkun (kopja e dytë përshkruan atë që secila pjesë i referohet në diagramin e qarkut nga hapi i mëparshëm). Nëse keni nevojë për ndihmë për identifikimin e LED -ve në diagram, përdorni këtë llogaritës të kodit të ngjyrave të rezistencës, por Rg e amplitatorit të instrumenteve është 100Ohm, R_filteri është 1.5MOhm, C_filteri është 0.1uF, R1 i amplitatorit jo përmbysës është 10kOhm, R2 është 33kOhm, dhe rezistenca për potenciometrin është 1kOhm (potenciometri ndryshon nga 0 në 20kOhm). Mos harroni të ndryshoni vlerat tuaja të rezistencës sipas nevojës për të rregulluar fitimet!

Ndrysho: ka një gabim në pjesën e kompensuar të tokës. Fshini telin e zi të majtë. Rezistori duhet të lidhet me tela të kuq me shinën e energjisë siç tregohet, por edhe me kunjin e dytë, jo të parë, të potenciometrit. Kunja e parë e potenciometrit duhet të lidhet me kunjën 5V të Arduino. Teli portokalli që është toka e kompensuar duhet të lidhet me kunjin e dytë, jo të parën.

Kam diskutuar shumë për terrenin e kompensuar. Në diagram mund të shihni që toka Arduino tregohet e lidhur me tokën e dërrasës së bukës. Kjo është në skenarin që ju nuk keni nevojë të ndryshoni terrenin tuaj. Nëse sinjali juaj është jashtë rrezes dhe ju duhet të ndryshoni terrenin tuaj, së pari provoni të lidhni tokën Arduino me pinin 3.3V të Arduino dhe shikoni sinjalin tuaj. Përndryshe, provoni të lidhni tela portokalli në potenciometrin e vendosur (toka e kompensuar) në kunjin GND të Arduino.

SH NOTNIM PFR SIGURIN: MOS i mbani bateritë gjatë saldimit dhe MOS NUK i vendosni ose i lidhni bateritë prapa. Qarku juaj do të fillojë të tymosë, kondensatorët do të fryjnë dhe pjata e bukës gjithashtu mund të dëmtohet. Si rregull, përdorni bateritë vetëm kur doni të përdorni qarkun; përndryshe, hiqini ato (shtimi i një ndërprerësi për shkëputjen e lehtë të baterive do të ishte gjithashtu një ide e mirë).

Vini re se ju duhet ta ndërtoni qarkun pjesë për pjesë (kontrolloni secilën fazë!) Dhe në një dërrasë buke para se të bashkoheni me një protoboard. Faza e parë për të kontrolluar është amplifikuesi i instrumenteve: ngjitni të gjitha shinat (lidhni në mbajtëset e baterisë), Rg, etj dhe përdorni një oshiloskop në kunjin dalës. Për të filluar, përdorni një gjenerator funksionesh me një valë sinus 1Hz me amplituda 5mV (ose më e ulëta që do të shkojë gjeneratori juaj). Kjo është vetëm për të kontrolluar që amplifikuesi i instrumenteve po funksionon siç duhet, dhe Rg juaj po siguron përfitimin tuaj të synuar.

Tjetra, kontrolloni filtrin tuaj të kalimit të ulët. Shtoni atë pjesë të qarkut dhe kontrolloni formën tuaj të valës: duhet të duket saktësisht e njëjtë, por më pak zhurmë (e dhëmbëzuar - shihni dy imazhet e fundit më lart). Le të hetojmë daljen tuaj përfundimtare me një oshiloskop me elektrodat tuaja në vend të një gjeneratori funksioni tani…

Hapi 7: Testimi i qarkut me një njeri

Përsëri, vendosni elektroda në tempujt tuaj të majtë dhe të djathtë dhe lidhni një tel tokëzues në një elektrodë në ballin tuaj. Vetëm pas kësaj duhet të shtoni bateri - nëse shfaqet ndonjë ndjesi shpimi gjilpërash, hiqni MENJIHER and dhe kontrolloni dy herë lidhjet !!! Tani kontrolloni gamën tuaj të vlerave kur shikoni majtas kundrejt djathtas dhe rregulloni R1/R2 të amplifikatorit jo-përmbysës, siç u shpjegua dy hapa më parë-mbani mend se objektivi është një diapazon 5V! Shikoni fotot e mësipërme për shënime se çfarë duhet të keni kujdes.

Kur jeni të kënaqur me të gjitha vlerat e rezistencës, lidhni gjithçka në një protoboard. Saldimi nuk është rreptësisht i nevojshëm, por siguron më shumë qëndrueshmëri mbi nyjet e thjeshta të përshtatjes së shtypit dhe heq pasigurinë e qarkut që nuk funksionon thjesht sepse nuk i keni shtypur në një pjatë të fortë sa duhet.

Hapi 8: Kodi Arduino

I gjithë kodi i bashkangjitur në fund të këtij hapi!

Tani që keni një diapazon 5V, duhet të siguroheni që ai të jetë brenda 0-5V në vend të -1V deri në 4V, etj. Ose lidhni tokën me pinin 3.3V të Arduino ose lidhni tensionin e kompensuar të tokës (tela portokalli sipër) në hekurudhën tokësore dhe më pas lidhni një tel nga hekurudha tokësore me kunjin GND të Arduino (kjo është për të zhvendosur sinjalin lart ose poshtë në mënyrë që të bini brenda intervalit 0-5V). Ju do të duhet të luani: mos harroni të përfshini prodhimin tuaj sa herë që jeni të pasigurt!

Tani për kalibrimin: ju dëshironi që drita të ndryshojë ngjyrat për pozicione të ndryshme të syve (duke parë majtas kundrejt jo aq majtas..). Për këtë keni nevojë për vlera dhe diapazone: drejtoni EOG-calibration-numbers.ino në Arduino me gjithçka të lidhur siç duhet (përfundoni lidhjet me Arduino dhe neopixel sipas diagramit tim fritzing). Jo shumë e nevojshme, por gjithashtu ekzekutoni kodin bioe.py që kam - kjo do të nxjerrë një skedar teksti në desktopin tuaj kështu që ju mund të regjistroni të gjitha vlerat ashtu siç dukeni majtas ose djathtas (kodi python u përshtat nga ky shembull). Si e bëra këtë, dukej majtas për 8 rrahje, pastaj djathtas, pastaj lart, pastaj poshtë dhe përsëris për mesataren më vonë (shih output_2.pdf për një regjistër që kam mbajtur). Shtypni ctrl+C për ta detyruar të dalë kur të jeni të kënaqur. Duke përdorur ato vlera, atëherë mund të rregulloni vargjet e animacioneve në kodin tim BioE101_EOG-neopixel.ino. Për mua, unë kisha një animacion ylberi kur shikova drejt përpara, blu për të majtën e largët, jeshile për të majtën e lehtë, vjollce për të djathtën e lehtë dhe të kuqe për skajin e djathtë.

Hapi 9: Hapat e ardhshëm

Voila; diçka që mund ta kontrolloni vetëm me sytë tuaj. Ka shumë për të optimizuar para se të hyjë në spital, por kjo është për një ditë tjetër: konceptet themelore janë të paktën më të lehta për tu kuptuar tani. Një gjë që do të doja të kthehesha dhe të ndryshoja ishte të rregulloja fitimin tim në 500 për amplifikatorin e instrumenteve: duke parë mbrapa, kjo ishte ndoshta shumë e madhe sepse sinjali im më pas ishte 2-4V tashmë dhe e kisha të vështirë të përdorja jo-përmbysjen amp për të rregulluar gamën time në mënyrë perfekte…

Hardshtë e vështirë të arrish qëndrueshmëri sepse sinjali ndryshon SHUM për kushte të ndryshme:

• person i ndryshem
• kushtet e ndriçimit
• përgatitja e lëkurës (xhel, larje, etj)

por edhe kështu, unë jam mjaft i kënaqur me provën time përfundimtare të videos (e marrë në orën 3 të mëngjesit sepse atëherë kur gjithçka fillon me magji të funksionojë).

Unë e di se shumë nga ky mësim mund të duket konfuze (po, kurba e të mësuarit ishte e vështirë edhe për mua) kështu që ju lutem mos ngurroni të bëni pyetje më poshtë dhe unë do të bëj çmos për t'iu përgjigjur. Shijoni!

Vrapues në Sfidën e Paprekshme